Способ идентификации генотипа по фенотипу фотопериодической реакции пшениц, преимущественно при селекции на скороспелость, продуктивность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды

(5 Ц 5 А 01 Н 1/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 33.; ",; (: .,. ;. г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ос о С) (л Од СЛ(56) Стельмах А,Ф., Кучеров В.А, Различия генетической природы фотонейтральности некоторых озимых пшениц. - В сб.: Биологические и агротехнические основы выращивания зерчовых и зернобобовых культур на юге Украины. Одесса, 1986, с, 11-14.(54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕНОТИПА ПО ФЕНОТИПУ ФОТОПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ПШЕНИЦ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПРИ СЕЛЕКЦИИ НА СКОРОСПЕЛОСТЬ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И Изобретение относится к сельскому хозяйству и биологии, в частности к селекции растений, и может быть использовано для выведения в регулируемых условиях, с использованием вегетационно-климатических установок, сортов пшениц с различной скороспелостью, продуктивностью и устойчивостью,Целью изобретения является повышение точности идентификации генотипа фотопериодической реакции и повышение эФФективности селекции.П р и м е р 1. Ряд сортов твердой пшеницы выращивают при 12- и 20-часовом освещении в вегетационно-климатических установках. Регистрируют время наступления онтогенетических фаз трубкования и колошения пшеницы и на основании этих Ы 1660635 А 1 УСТОЙЧИВОСТЬ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТО РАМ СР ЕДЫ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции пшеницы, Цель изобретения - повышение точности идентификации генотипа. Исходные сорта выращивают при контрастных фотопериодических режимах для твердой пшеницы 11-13-часовое и 19-21-часовое ежесуточное освещение. а для мягкой - 11 - 13-часовое и 22-24-часовое освещение, Раздельно регистрируют возраст растений для фаз посев - трубкование и трубкование - колошение. ,Для скрещивания используют растения, максимально различающиеся, между собой по возрасту для каждой фазы онтогенеза, а регистрацию возраста растений в гибридных поколениях проводят также раздельно, 1 з.п, ф-лы, 1 табл. данных определяют продолжительность периодов посев-трубкование и трубкованиеколошение. Полученные результаты служат основой подбора исходных родительских пар для скрещивания, проведения гибридологического анализа, идентификации генотипов и выведения селекционноценных линий пшеницы.Для выведения ультраскороспелой линии отбирают сорта, отвечающие следующим требованиям: раннее колошение на длинном дне; наименьшая задержка колошения на коротком дне по сравнению с длинным днем; различная структура задержки колошения на коротком дне по периодам онтогенеза посев-трубкование и трубкованиеколошение, Этим требованиям соответствуют, например, сорта Светлана иК, Их используют в качестве исход ных для гибридизации и дальнейшей работы. Гибридные растения выращивают при 12-часовом фотопериоде, Учитывают в Е 1 и Ер продолжительность периодов посевтрубкование и трубкование-колошение для каждого растения индивидуально (см, табл,). При анализе экспериментальных данных по Е 2 группируют растения по классам в зависимости от продолжительности периодовонтогенеза, в сравнении с родительскимисортами, Для каждого анализируемого пе ,риода онтогенеза экспериментальные дан, ные по гибридной популяции разделяют на три класса, из которых два класса укладываются в амплитуду варьирования одного : из родителей и один класс характеризует ся параметрами, промежуточными междуродительскими сортами, Согласно числу возможных при этом сочетаний выделяют 9 фенотипических классов фотопериодической реакции с количественным соотчошением, соответствующим теоретическому распределению 4;2;2:2:2:1:1:1,1, Возможность столь дробной классификации гибридной популя ции обусловила идентификацию генотипов , не только родительсКих сортов и одного рецессивного класса, но и остальных восьми классов гибридной популяции.При составлении детализированной формулы генотипа фотопериодической реакции пользуются следующими символами:для генов фотопериодической реакции периода онтогенеза посев-трубкование Ррб, для генов фотопериодической реакции периода трубкование-колошение Ррдм Поскольку разрешающие возможности способа позволяют выявить множественно-аллельное состояние генов фотопериодической реакции, для обозначения аллельного состояния генов пользуются цифровыми индексами: Ррб Ррб Ррб, и т,д, При1идентификации генотипа предлагаемым способом обнаружено явление неоднозначности доминантно-рецессивных отношений одного и того же аллеля в разных комбинациях скрещивания, В связи с этим при обозначении доминантно-рецессивных отношений прописными и строчными буквами имеются в виду лишь конкретные комбинации сортов, Один и тот же аллель, например Ррби, обозначен прописными буквами, если партнер по скрещиванию имеет более слабый соответствующий аллель, или строчными буквами ррбь в ком 2 бинации с более сильным соответствующим аллелем,В результате проведенного гибридологического анализа установлено, что каждый иэ периодов онтогенеза посев-трубкованиеи трубкование-колошение детерминирован у исследованных сортов твердой пшеницы одной парой аллелей, и выявлены генотипы исходных сортов и всех классов расщепления. В Ез проводят проверку корректности идентификации генотипов на материалепотомств гибридов Ег различных классов. Совпадение фактически наблюдающегося и теоретически рассчитанного по идентифицированным генотипам расщепления 10 составляет в Ез 94. Высокая степень корректности идентификации генотипов обусловила воэможность программирования результатов дальнейшей селекции. В частдоначальником ультраскороспелой трансгрессивной линии твердой пшеницы. Средний возраст колошения полученной от этого растения линии 42,9 + 0,9 сут, что опережает более скороспелого родителя на 30 19 сут,Повышение скороспелости во многих ситуациях, таких, как засуха, заморозки ит.дпозволяет "уйти" от вредных воздействий. Благодаря этому повышение скороспелости селектируемых сортов является одним из основных способов решения проблемы получения урожая в неблагоприятных погодных условиях.П р и м е р 2. При программировании создания линии с повышенной продуктивностью, без существенного снижения скороспелости, в качестве исходных отбирают сорта, различающиеся не только по фенотипу фотопериодической реакции, но и по структурным элементам продуктивности,например сорта твердой пшеницы Светлана и Тибетка. Этапы дальнейшей работы вплоть до идентификации генотипа соответ ствуют примеру 1,Для создания планируемой линии в гибридной популяции Е 2 отбирают растение с идентифицированным генотипом Ррбм1Ррбм ррбьд урби . Плейотропный эффект1 4 455 аллеля ррбь связан с формированием иналивом зерна.Полученная из числа растений данногокласса линия при 12-часовом дне к моменту созревания опережает позднеспелого родителя на 2 недзапаздывает по сравнению ности, стало очевидным, что класс гибридной популяции Е 2 с генотипом Ррбм Ррбм Ррбм Ррдь является константной трансгрессивной по скороспелости формой и 20 может служить источником получения ультраскороспелой линии пшеницы, Растение иэ популяции Е, отнесенное к этому классу, с длительностью периода трубкованиеколошение 20 сут и колосящееся на 25 12-часовом,дне в возрасте 44 сут служит ро 16606355 10 25 35 40 45 5055 со скороспелым сортом на 1 нед, и превышает по продуктивности более урожайного родителя на 1,6 г зерна с растения при массе зерна с растений 8,8 г.П р и м е р 3; Для выведения линии с повышенной устойчивостью к полеганию исходные сорта мягкой пшеницы Ленинградка и образец местной низкорослой пшеницы индийского происхождения вй ращивают при 12- и 24-часовом ежесуточном освещении, В этих условиях выявляют степень фотопериодической отзывчивости: сильную у сорта Ленинградка и слабую у индийской пшеницы. Дальнейшие этапы работы вплоть до гибридологического анализа соответствуют примеру 1,По результатам гибридологического анализа идентифицируют генотипы фотопериодической реакции, различающиеся у данных сортов по трем генам; двум генам РрМ и одному гену Ррбм, С учетом идентифицированных генотипов отбирают в Г 2 растения, явившиеся родоначальниками линий, различающихся по скороспелости и по сочета:. "ю других хозяйственно-ценных признаков исходных сортов. В качестве родоначальника линии, ориентированной на культивирование в Ленинградской области, выбирают растение с генотипом фото- периодической реакции, унаследовавшим от сорта Ленинградка один из генов Ррб, и ген Ррбь, а от индийского образца - второй ген Рроь На основе этого растения выводят линию, опережающую по развитию сорт Ленинградка на 5 сут, более устойчивую к полеганию за счет укорочения соломины на 10 см, более продуктивную за счет повышения массы 1000 зерен и более устойчивую к почвенной засухе эа счет развития мощной корневой системы,Повышение точности идентификации генотипа фотопериодической реакции пшеницы предлагаемым способом, по сравнению с известным, обеспечивается за счет детализации формулы генотипа применительно к периодам посев-трубкование и трубкование-колошение и за счет определения аллельного состояния гейов при их множественно-аллельной форме. Показателем точности идентификации генотипа предлагаемым способом является впервые открывшаяся воэможность идентификации генотипов всех девяти теоретически ожидаемых, при дигенном контроле признака,классов расщепления. Достигнутую таким образом точность идентификации генотипа характеризует также фактическая 94- ная корректность прогноза получения гомозиготного или гетерозиготного по фотопериодической реакции потомства при отборе в расщепляющихся гибридных поколениях, Это позволяет резко сократить количество закладываемых селекционных линий и объем гибридных популяций, являющихся источниками селекционных отборов. Количество растений в гибридных популяциях Е 2, из числа которых отобраны родоначальники линий в приведенных примерах, составляет для твердой пшеницы 60, а для мягкой пшеницы 100 растений. Повышение эффективности селекции предлагаемым способом достигается также вследствие двукратного сокращения кален 20 дарных сроков селекционного процесса за счет проведения ряда этапов селекции в регулируемых условиях,Формула изобретения1, Способ идентификации генотипа по фенотипу фотопериодической реакции пшениц, преимущественно при селекции на скороспелость, продуктивность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды, включающий выращивание и скрещивание исходных сортов, последующее выращивание гибридных растений в условиях короткого дня, регистрацию возраста растений при наступлении анализируемой фазы и идентификацию генотипа по ее результатам в Г 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности идентификации генотипа, исходные сорта выращивают при контрастных фотопериодических режимах, раздельно регистрируют периоды посев-трубкование и трубкование-колошение, для скрещивания используют растения, различающиеся между собой по возрасту для каждой фазы онтогенеза, а регистрацию возраста растений в гибридных поколениях проводят также раздельно. 2, Способ по п,1,отл ич а ю щийся тем, что в качестве контрастных фотопериодических режимов используют для твердой пшеницы 11 - 13-часовое и 19 - 21-часовое ежесуточное освещение, а для мягкой пшеницы соответственно 11 - 13-часовое и 22- 24-часовое освещение.1660635 Наблюдаеиый фенотип сори их гибридов Ря 1 дн Генотип,Исходные сорта и классыих гибридов Р тичпри111 в период онтогенеза Трубно- Посев ванне- колоще Посевтрубкованне колэ- щение 30-34 11-20 58-62 67-81 25-28 54-61 5 5 СветланаК Класс Ре, Светлана хх КР = 0,05 " О,О Составитель С, Паклин Редактор И. Шмакова Текред М.Моргентал Корректор 3, ЛончаковаЗаказ 2068,. Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина 101 24-24 58"58 24-24 58-6 23-31 51-55 Эх.т 48 34-41 ЭЭ20-20 35-40 27"30 14-18 21-26 23-28 14-19 Э 2-35 2"29 44-44 93-98 51-54 72-79 44-55 74-79 50-67 66-74 54-72 1 2 2 3 10 3 14 4 21 3,75 3,75 3,75 7,50 7,50 7,50 7,50 15,00 Ррарра РР Ррай. Ррай Ррай рра, Рра 1 Ррар Ррае Рраи рр 6 с Рра рра Рра., рра рра 4 а рффи РРаРРа,к Ррац Ррах Рра 4 а Рраь РраЬ РраЬ Р ар РМг рр 4 г Рра Орла Ррам Рра ь, ррф рраЬ Ррамррай